CC BY
77
УДК 630*4
К ВОПРОСУ О ТУШЕНИИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ ГРУНТОМ
доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, заслуженный лесовод РФ профессор кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин И. М. Бартенев ассистент кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин
Д. Ю. Дручинин
аспирант кафедры механизации лесного хозяйства и проектирования машин
М. А. Гнусов
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» kafedramehaniza@mail.ги, [email protected], [email protected]
Лесные пожары - одна из наиболее острых проблем сохранения лесов России. Данная проблема приобретает особую актуальность, если принять во внимание засушливые летние периоды последних лет, которые наносят серьезный ущерб лесному хозяйству Российской Федерации, что стало настоящим испытанием для этой отрасли. Только в одном 2010 году огонь прошел по площади 2,1 млн га лесов, лесные насаждения погибли почти на 400 тыс. га [1].
Лесные пожары наносят невосполнимый вред лесу, уничтожая самосевы, молодые деревца и побеги, запасы семян в подстилке. Они оказывают разрушительное воздействие на древостой, вызывают повреждение органического слоя почвы и ее эрозию, загрязняют атмосферу и воду продуктами горения, угрожают населенным пунктам, социальным и экономически важным объектам. Кроме того, задымление от крупных и массовых лесных пожаров дестабилизирует автомобильное, железнодорожное, воздушное и речное сообщение, работу объектов лесной промышленности, вызывает у людей различные аллергические реакции, заболевания органов дыхания. Таким образом, пожары
приносят невосполнимые потери обществу и природе [2].
С учетом вышесказанного необходимо разрабатывать современные средства борьбы с лесными пожарами для их недопущения, а также профилактики.
В настоящее время в практике активное тушение лесных пожаров осуществляется водой и огнегасящими химикатами, однако применение данных способов тушения лесных пожаров не всегда возможно в специфических лесных условиях. Применяется и пассивный способ тушения, а именно: создание на пути движения кромки пожара минерализованных или заградительных полос и пуск от них встречного низового огня.
Использование грунта для непосредственной борьбы с лесными пожарами представляет большую перспективу. Для этого созданы специальные орудия - грун-тометы.
Лесопожарный тракторный грунто-мет ГТ-3 разработан как самостоятельное навесное орудие для агрегатирования только с колесным трактором высокой проходимости Т-150К. Привод в действие грунтомета осуществляется от вала отбора
мощности трактора. Карданный вал является соединительным звеном между валом отбора мощности трактора и приемным валом грунтомета и передает крутящий момент от трактора к орудию. Рабочий орган осуществляет вырезание грунта из почвы и метание его в сторону в направлении плоскости вращения ротора. Предохранительная муфта служит для предотвращения поломок.
ГТ-3 предназначен для: активного тушения кромки лесных низовых пожаров слабой и средней интенсивности направленной струей грунта; устройства минерализованных полос различного назначения перед кромкой лесных пожаров; создания и подновления защитных минерализованных полос при противопожарном устройстве лесной территории. Специфика тракторного грунтомета состоит в том, что при активной борьбе с низовыми пожарами он одновременно выполняет несколько операций: остановку пожара (сбивает и подавляет пламя грунтом), надежную локализацию (за счет борозды глубиной 10-20 см, из которой берут грунт) и дотушивание пожара (за счет широкой насыпной полосы вдоль всего периметра кромки пожара).
Грунтомет ГТ-3 применяется в лесной и лесостепной зонах в равнинных условиях, а также в условиях пересеченного рельефа местности, обеспечивающих проходимость и устойчивость агрегата. Работа данного грунтомета допускается только на песчаных и супесчаных почвах без каменистых включений [3, 4].
Другой лесопожарный агрегат аналогичного принципа действия - это фрезерный агрегат АЛФ-10. Он предназначен для
прокладки заградительных минерализованных противопожарных полос в свет-лохвойных лесах, произрастающих на сухих песчаных почвах. Рабочий орган агрегата - почвенная фреза, навешивается на трактор МТЗ-82 или ДТ-75. Система защиты рабочего органа позволяет преодолевать без поломок ножей толстые (свыше 6 см) корни и камни. В зависимости от положения кожуха агрегат может производить верхний выброс грунта на расстояние 10.. .13 м, нижний выброс - на расстояние 8...9 м и оборотный выброс, когда вся масса грунта распределяется равномерно по полосе шириной 1,5.2,0 м. После одного прохода агрегата создается минерализованная борозда глубиной до 20 см и шириной 70 см. В зависимости от характера грунта и условий передвижения агрегата его рабочая скорость колеблется от 1,3 до 3,2 км/ч [4].
Однако вышеуказанные агрегаты применяются лишь на легких песчаных почвах, где не встречаются препятствия в виде крупных корней. При рельефе местности с различными неровностями заглубление рабочих органов агрегатов происходит не на заданную глубину, что влияет на величину подачи грунта в зону тушения пожара. Распределение грунта при работе происходит по всей величине отсыпаемой полосы, что не обеспечивает достаточной толщины грунта для подавления дальнейшего возгорания.
По данной тематике имеются также и теоретические разработки в виде патентов. Например, патент РФ № 2400274 - фронтальный лесопожарный грунтомет. Он включает рабочий орган с метателями, вы-
полненными в виде спиралеобразных ножей, механизм метания грунта, привод управления рабочим органом, установленным на оси качания, вынесенный за его центр масс [5]. Однако, имеющиеся разработки вследствие различных недостатков не получили широкого распространения и не производятся серийно.
Учитывая перспективность метода тушения лесных пожаров грунтом, учеными Воронежской государственной лесотехнической академии разработана новая конструкция фрезерного грунтомета. Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель содержит раму 1, навесное устройство 2, рабочий орган с фрезой-метателем 4, привод 5, направляющий кожух, трансмиссию с предохранительным устройством 6, направляющего кожуха 7 и редуктор-реверс 8. На раме впереди фрезы-метателя установлен механизм образования вала из разрыхленного грунта. Механизм образования вала из разрыхленного грунта выполнен в
виде двух сферических дисков 3 для вырезания почвенных пластов и сдвигания их к центру прохода агрегата, соединенных с рамой с возможностью изменения расстояния между ними и перестановки для работы по схеме «вразвал». Также механизм образования вала из разрыхленного грунта может быть выполнен в виде двух лемешно-отвальных корпусов, соединенных с рамой с возможностью изменения расстояния между ними и перестановки для работы по схеме «вразвал» (рисунок) [6].
Отличительной особенностью разработанной конструкции грунтометательной машины является образование вала из рыхлого грунта, что увеличивает количество подаваемого грунта для подавления огня и скорость поступательного движения агрегата, а также обеспечение эффективной работы в условиях не только легких, но и тяжелых почв содержащих механические включения в виде корней.
Рисунок. Пожарный грунтомет-полосопрокладыватель
Работа грунтомета-полосопроклады-вателя осуществляется следующим образом. При включении вала отбора мощности трактора крутящий момент от двигателя передается карданному приводу 5 и редуктору-реверсу 8 на трансмиссию 6 к фрезе -метателю 4. При поступательном движении агрегата сферические диски или лемешно - отвальные корпуса заглубляются в грунт, подрезают пласты и сдвигают их к центру, образуя грунтовый вал в разрыхленном состоянии, тем самым облегчают процесс резания грунта фрезой-метателем, снижают энергозатраты на фрезерование и увеличивают объем массы подаваемого грунта в зону пожара. Следом идущая фреза-метатель захватывает грунт из вала и частично ниже вала и метает в зону пожара.
Для прокладки противопожарных минерализованных полос как предварительного профилактического мероприятия, диски или лемешно-отвальные корпуса переставляются для работы по схеме «враз-вал», фреза-метатель при прокладке полос отключается.
Конструкция разработанной машины делает ее универсальной, являющейся одновременно грунтометателем и полосо-прокладывателем, заменяющей, как минимум, две современные машины и снижающей тем самым материалоемкость технологического процесса тушения пожара грунтом и прокладки противопожарных полос; увеличивает количество подаваемого грунта для тушения пожара, повышая эффективность в борьбе с огнем, а также поступательную скорость агрегата и, следовательно, его производительность.
В данный момент ведутся исследова-
ния по разработке математической модели работы грунтометательной машины с целью оптимизации ее различных параметров, а также создание опытного образца грунтомета-полосопрокладывателя.
Библиографический список
1. Ефимова Н.Б. Обеспечение пожарной безопасности как фактор повышения устойчивости малолесного региона // Проблемы и перспективы развития лесомелио-раций и лесного хозяйства в Южном федеральном округе: материалы международной науч.-практ. конф., посв. 90-летию высшего лесного образования на Дону. Новочеркасск, 2010. С. 241-245.
2. Жданов Ю.М. Профилактика и тушение пожаров в лесоаграрных ландшафтах // Проблемы и перспективы развития лесомелиораций и лесного хозяйства в Южном федеральном округе: материалы международной науч.-практ. конф., посв. 90-летию высшего лесного образования на Дону. Новочеркасск, 2010. С. 246-251.
3. Грунтомет лесопожарный тракторный ГТ-3 / Е.С. Воронина, Ю.М. Кодяков, Г.Е. Фомин [и др.]. Ленинград, 1981. 40 с.
4. Средства тушения пожаров [Электронный ресурс]. URL: http://prioteh.ru/ sredstva.htm (дата обращения 19.10.2012).
5. Патент на изобретение 2400274 РФ, МПК A62C27/00, B65G31/04, E02F3/18. Фронтальный лесопожарный грунтомет / Е.И. Максимов, И.С. Федор-ченко, И.В. Голубев, Д.А. Голубев; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "СГТУ". № 2009114066; заявл. 13.04.2009; опубл. 27.09.2010.
6. Заявка на изобретение 201226216 РФ, МПК А62С27/00. Пожарный грунто-мет - полосопрокладыватель / И.М. Барте-
нев, М.В. Драпалюк, М.А. Гнусов; заявитель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», дата приоритета - 22.06.2012.
УДК 630*24.002.5
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ РАЗГОНА РОТОРОВ С ЦЕПЬЮ В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТЯХ
проректор по науке и инновациям, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механизации лесного хозяйства и проектирования машин М. В. Драпалюк кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механизации лесного хозяйства
и проектирования машин Л. Д. Бухтояров студент Д. С. Сергиенко ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Для срезания поросли второстепенных пород при осветлении главной породы применяются кусторезы с активными рабочими органами, одним из которых являются кусторезы с роторными рабочими органами [1].
Нами разработаны имитационные модели двух роторов, которые позволяют определить их кинематические характеристики. При исследовании кинематики ротора учитываются инерционные силы, силы тяжести и характеристика разгона. Поэтому общая постановка задачи выглядит
следующим образом:
[М ) + [С ) + [ К ) = / (г), где [К] - матрица жесткости;
[С] - матрица демпфирования; [М] - матрица масс;
- вектор перемещения; ^) - вектор скорости; '8 ^) - вектор ускорения. Общий вид исследуемых роторов показан на рис. 1.
а б
Рис. 1. Ротор с цепью, работающий в горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскостях
